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扩散型多通道水喷射真空泵抽气性能分析

化工装备技术 2024年第3期45卷 36-39页

作者：陈小康重庆清泉能应用技术研究院有限公司重庆市401320

根据传统单通道水喷射真空泵结构特性,分析了扩散型多通道水喷射真空泵的性能优势与结构特点,并从影响扩散型多通道水喷射真空泵性能的关键尺寸参数,进行了实测验证。对不同规格扩散型单通道、多通道水喷射真空泵的实际样机进行测试,得... 详细信息

根据传统单通道水喷射真空泵结构特性,分析了扩散型多通道水喷射真空泵的性能优势与结构特点,并从影响扩散型多通道水喷射真空泵性能的关键尺寸参数,进行了实测验证。对不同规格扩散型单通道、多通道水喷射真空泵的实际样机进行测试,得出了以实测数据为依据的性能分析结论,可为优化提升扩散型多通道水喷射真空泵的性能提供参考。

关键词：扩散型多通道水喷射真空泵极限真空抽气性能

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涡轮分子泵叶列抽气性能的计算方法改进

真空科学与技术学报 2022年第1期42卷 26-30页

作者：匡永麟王晓冬黄海龙张鹏飞东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819

涡轮分子泵广泛应用于清洁高真空的获得。本文采用实验粒子蒙特卡洛算法,使用COMSOL对二维模型进行计算,更新了单级叶列抽气性能参数数据库,并在此基础上提出了计算涡轮叶列传输几率的新方法——面积加权法,同时根据改进算法编写计算程... 详细信息

涡轮分子泵广泛应用于清洁高真空的获得。本文采用实验粒子蒙特卡洛算法,使用COMSOL对二维模型进行计算,更新了单级叶列抽气性能参数数据库,并在此基础上提出了计算涡轮叶列传输几率的新方法——面积加权法,同时根据改进算法编写计算程序。面积加权法更加接近于涡轮叶列的工况,使用此方法提高了计算准确度,为涡轮分子泵组合叶列的计算提供了可靠的支撑,为涡轮分子泵设计与性能评估提供了方法与依据。

关键词：涡轮分子泵抽气性能传输几率数值计算面积加权法

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真空系统抽气性能的数值仿真分析

重庆理工大学学报（自然科学） 2022年第10期36卷 249-255页

作者：郭嘉炜黄思李松峰吴泰忠华南理工大学机械与汽车工程学院广州510641 广东肯富来泵业股份有限公司广东佛山528131 广东省节能环保装备用泵企业重点实验室广东佛山528131

选取某真空系统为研究对象,该系统主要由真空泵、真空室和管道等元件组成。运用流动系统的一维仿真软件Flowmaster计算真空系统在特定工况下的抽气速率、压力、密度等参数随时间的变化规律。首先采取与理论方法、Fluent三维方法计算简... 详细信息

选取某真空系统为研究对象,该系统主要由真空泵、真空室和管道等元件组成。运用流动系统的一维仿真软件Flowmaster计算真空系统在特定工况下的抽气速率、压力、密度等参数随时间的变化规律。首先采取与理论方法、Fluent三维方法计算简单系统模型对比的方式,验证Flowmaster对真空系统计算的有效性,然后运用Flowmaster模拟计算多元件且结构复杂的真空系统。研究表明:对所研究的真空系统,T型管产生的局部阻力比管道沿程阻力对气体压降和密度影响更大,对达到特定压力指标所需时间的影响随着抽气过程逐渐减小;整个抽气过程中真空系统管道基本处于湍流状态。Flowmaster计算与理论计算、Fluent模拟结果变化趋势一致,偏差较小,表明应用流动系统尺度的一维软件,可以有效分析多元件且结构复杂的真空系统问题。

关键词：真空系统抽气性能 Flowmaster 一维仿真

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真空系统抽气性能预测方法研究

真空系统抽气性能预测方法研究

作者：郭嘉炜华南理工大学

学位级别：硕士

真空系统是用于获得特定真空度的抽气系统,广泛应用于不同工程领域。对真空系统抽气性能预测方法进行研究,以验证真空系统能否达到工艺要求,对于真空系统设计、制造、使用维护具有重要意义。本硕士论文以中低真空度的真空系统为研究对象... 详细信息

真空系统是用于获得特定真空度的抽气系统,广泛应用于不同工程领域。对真空系统抽气性能预测方法进行研究,以验证真空系统能否达到工艺要求,对于真空系统设计、制造、使用维护具有重要意义。本硕士论文以中低真空度的真空系统为研究对象,提出考虑不同气体流动状态的理论抽气过程计算方法,与实测结果计算验证,并结合数值计算的方法对某真空系统设计阶段的抽气性能进行预测。主要创新点在于:提出考虑不同流态的抽真空理论计算模型;利用三维数值计算方法(CFD)实现真空泵抽速随压力改变的抽真空过程并研究了一维数值计算方法对于计算复杂真空系统抽气性能的可行性;提出了稳压过程的压力波动的计算方法以及减少稳压误差的方法。具体工作如下:(1)理论系统抽气模型建立与验证对系统抽气过程和真空管道流导进行分析和建模,有别于传统方法只考虑层流,本文提出的方法可以根据管道中气体流动状态如湍流或层流选择不同流导模型;根据提出的理论计算方法与实测的抽气过程结果进行对比验证,以证明理论方法的有效性。(2)对真空泵实测提供数据支持利用现场实验平台,测定水环真空泵的吸入气量、功率、效率和吸入压力等参数并绘出性能曲线,为下面计算提供数据。(3)抽气性能计算结果对比利用上述理论方法、一维数值计算软件Flowmaster、三维数值计算软件Fluent以及测得的水环真空泵的性能曲线对某真空系统设计方案进行验证,并对支管道对抽气过程影响和真空系统流场分布进行了分析;根据不同算法结果,得出了Flowmaster在复杂真空系统抽气性能计算中建模方便,结果准确的结论。(4)真空系统选型优化及稳压预测利用理论、一维和三维算法,研究了不同设计参数对真空泵作用下的抽气性能计算结果的影响。并根据技术指标对达到特定真空度后,维持真空度的系统工作方案进行研究并进行效果预测,最后提出可行的预测方法。(1)、(3)、(4)的结果验证、对比分析和稳压方法的结合,可为今后真空系统的设计选型、运行性能预测以及提高真空系统工作效率方面提供理论参考,具有重要的理论和应用价值。

关键词：真空系统抽气性能管道流导理论分析一维数值计算三维数值计算

高速小型复合分子泵抽气性能及结构参数优化设计研究

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高速小型复合分子泵抽气性能及结构参数优化设计研究

作者：李治作中南大学

学位级别：硕士

复合分子泵是便携式质谱仪等分析仪器真空系统的核心部件,在整体系统中重量最高、体积最大,对仪器设备的小型化起着决定性的作用。而传统复合分子泵质量通常高于10 kg,设备抽气口直径大于100 mm,已严重制约了便携式质谱仪的小型化进程... 详细信息

复合分子泵是便携式质谱仪等分析仪器真空系统的核心部件,在整体系统中重量最高、体积最大,对仪器设备的小型化起着决定性的作用。而传统复合分子泵质量通常高于10 kg,设备抽气口直径大于100 mm,已严重制约了便携式质谱仪的小型化进程。研制一款小型轻量、性能优异的复合分子泵,对于拓展质谱仪应用领域、推动移动式分析设备发展具有重要意义。而目前复合分子泵在小型化的限制下存在强度低、抽气性能不足等问题,在一定程度上限制了小型复合分子泵的发展。针对上述问题,本文设计了一款质量为1.8 kg、口径为25 mm的小型复合分子泵,并以高抽气速率与大压缩比的抽气性能为优化目标,对其抽气结构进行了优化设计。主要的研究内容与结论有:(1)开展了高速小型复合分子泵的抽气原理研究,设计了一款小型化约束下具备良好抽气性能的复合分子泵。首先根据便携式质谱仪对真空系统的需求,明确了小型复合分子泵的设计指标,设计了一款采用卧式涡轮与多级螺旋通道组成的复合式抽气单元与应用陶瓷球轴承的弹性支承单元的小型复合分子泵;随后基于分子泵的抽气原理与理论模型,完成抽气单元结构参数的设计;最后针对分子泵高转速、小间隙、薄叶片的工作特点,对转子系统进行了静力学与模态特性分析,仿真结果表明,转子系统的强度高,变形小;额定工作转速远离临界转速,安全裕度高于40%。(2)建立了高速小型复合分子的稀薄气体环境下空气动力学仿真模型,研究了涡轮叶片与牵引通道的抽气规律。首先,针对小型复合分子泵高真空工作环境气体稀薄的特点,通过试验粒子蒙特卡洛方法分别建立了涡轮级与牵引级的仿真模型;随后对抽气过程中气体分子的运动状态进行了仿真模拟,仿真结果直观展现了涡轮叶片与牵引通道的抽气规律;最终通过统计方法,获得涡轮级与牵引级的压缩比与抽气速率,为之后的优化工作提供基础。(3)开展了高速小型复合分子泵抽气单元结构参数优化研究,获得了兼具高抽气速率与大压缩比的结构参数。首先根据响应面法设计涡轮叶片与牵引通道几何结构参数的仿真实验,并根据实验结果对结构参数进行单因素扰动与交互作用分析,获取各结构参数对抽气性能的影响规律;最终通过多目标优化算法获取兼具高抽气速率与大压缩比的分子泵优化结构。优化后分子泵的涡轮级抽气速率提升了15.6%,压缩比提升了2.4%;牵引级的压缩比提升52.7%,抽气速率提升了6.2%。(4)制造了高速小型复合分子泵样机,开展了分子泵抽气性能测试。首先搭建了小型复合分子泵抽气性能测试实验平台;随后建立了小型复合分子泵极限压力环境,对小型复合分子泵的压缩比与抽气速率进行了测试。实验结果表明:优化结构小型复合分子泵的抽气性能得到显著提升,优化后的分子泵可将对N的最大抽气速率由7.6 L/s提升至8.8 L/s、最大压缩比由2.4×10提升至3.4×10,满足便携式质谱仪对于真空系统的需求。此外,与实验结果相比,仿真模型预测结果的相对误差在12%～27%之间,仿真模型具备较高的准确性。图61幅,表23个,参考文献87篇

关键词：小型复合分子泵抽气性能结构优化设计蒙特卡洛方法

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高真空干泵螺旋级抽气性能的数值计算模型

真空科学与技术学报 2015年第12期35卷 1459-1465页

作者：刘坤郝明李强张小军陈树雷巴德纯东北大学机械工程与自动化学院沈阳110004 北京卫星环境工程研究所北京100094 中国电力科学研究院北京102401

微型化和一体化是干式真空泵发展的重要趋势,高真空干泵是具有代表性的一种新型干泵。本文对高真空干泵的重要部件之一的单螺旋转子进行了数值研究,通过对几何模型重要参数的分析,结合了直接模拟蒙特卡罗的程序思想,对单螺旋转子工作过... 详细信息

微型化和一体化是干式真空泵发展的重要趋势,高真空干泵是具有代表性的一种新型干泵。本文对高真空干泵的重要部件之一的单螺旋转子进行了数值研究,通过对几何模型重要参数的分析,结合了直接模拟蒙特卡罗的程序思想,对单螺旋转子工作过程进行仿真。模拟得到了单螺旋转子几何参数对抽气效率的影响机制,得到影响高真空干泵性能的参数调节机制,为高真空干泵的设计提供了理论依据和指导。

关键词：高真空干泵单螺旋转子抽气性能数值模型直接模拟蒙特卡罗方法

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涡轮分子泵抽气性能计算的误差分析

真空科学与技术学报 2016年第4期36卷 432-435页

作者：王晓冬张磊巴德纯蒋婷婷陶继忠东北大学机械工程与自动化学院沈阳110819 中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621900

采用数据回归方法,建立了不同叶片倾角、节弦比条件下单级涡轮叶片正反向传输几率与速度比的数学关系式,通过计算机编程可直接获得单级涡轮叶片的正反向传输几率,进而求出涡轮叶片的抽气性能,提高了计算效率。分别采用涡轮叶片几何中值... 详细信息

采用数据回归方法,建立了不同叶片倾角、节弦比条件下单级涡轮叶片正反向传输几率与速度比的数学关系式,通过计算机编程可直接获得单级涡轮叶片的正反向传输几率,进而求出涡轮叶片的抽气性能,提高了计算效率。分别采用涡轮叶片几何中值参数计算方法、沿涡轮叶片齿长逐段积分方法,对单级涡轮叶片和涡轮分子泵的抽气性能进行了计算,并与实验结果进行了对比。发现:采用涡轮叶片几何中值参数计算涡轮叶片抽气性能存在误差,对涡轮分子泵抽气性能的计算值偏高,其计算误差远大于分段积分法的计算误差,后者更适用于对分子泵抽气性能的设计计算。

关键词：涡轮分子泵传输几率数据回归抽气性能误差分析

低温泵抽气性能测试平台的抽速测量不确定度研究

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低温与超导 2009年第4期37卷 6-9页

作者：罗云陈晓怀谢远来合肥工业大学仪器科学与光电工程学院合肥230009 中国科学院等离子体物理研究所合肥230031

抽速是决定低温泵抽气性能的关键参数,高质量的抽速测试结果可有效指导低温泵的工程设计与实验运行。介绍了低温泵抽气性能测试平台的组成和抽速测量的基本原理,分析了压力和充气量的不确定度分量来源,研究了各不确定度分量的估计与合成... 详细信息

抽速是决定低温泵抽气性能的关键参数,高质量的抽速测试结果可有效指导低温泵的工程设计与实验运行。介绍了低温泵抽气性能测试平台的组成和抽速测量的基本原理,分析了压力和充气量的不确定度分量来源,研究了各不确定度分量的估计与合成,确定了低温泵的抽速测量不确定度,给出了抽速测量结果的完整表述,探讨了降低抽速测量不确定度、提高测量结果质量所采取的措施。研究结果对合理配置低温泵抽气性能测试平台、优化实验方案、提高抽速测量结果可靠性有指导意义。

关键词：不确定度抽速抽气性能低温泵

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涡旋干式真空泵结构对抽气性能的影响

真空 1999年第1期36卷 8-11页

作者：巴德纯杨乃恒李树军许寿华东北大学机械工程与自动化学院

本文主要讨论了涡旋干式真空泵抽气通道和密封的结构型式对抽气性能的影响，并提出了最佳的设计方案。

关键词：涡旋真空泵抽气性能干式容积式